DE19636626C2 - Device for detecting radiation levels above the hazard level in the case of invisible radiation - Google Patents

Device for detecting radiation levels above the hazard level in the case of invisible radiation

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz gegen Strahlungen, die von Lichtsendern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgestrahlt werden und in der Nähe ihrer Austritts­ stelle, genannt das Nahfeld, unter bestimmten Bedingungen über dem Gefahrenpegel liegen.The invention relates to a device for protection against radiation emitted by light transmitters according to the generic term of claim 1 are broadcast and in the vicinity of their exit place, called the near field, under certain conditions are above the hazard level.

Große Bestrahlungsstärken werden bekanntlich zum Anlasern von weit entfernt liegenden Objekten, wie z. B. bei der Objektver­ messung und Objekterkennung bis zu einer Entfernung von einem bis mehreren Kilometern angewendet. Solche Strahlungen sind zwar bis zum Zielobjekt auf einen gefahrlosen Pegel abge­ schwächt und können nach ihrer Reflektion bedenkenlos von dem zugehörigen Bildempfänger für eine Weiterverarbeitung empfan­ gen werden, weisen jedoch in der Nähe ihrer Austrittsstelle gefährliche Bestrahlungsstärken auf.As is well known, large irradiations are used for lasering objects far away, such as B. in the object ver measurement and object detection up to a distance of one applied up to several kilometers. Such radiations are down to a safe level up to the target object weakens and can reflect on the associated image receiver received for further processing are pointing, however, near their exit point dangerous radiation levels.

So bestehen bei solchen Systemen für in das Nahfeld unvorher­ gesehen gelangte Objekte Brandgefahr und für biologische Ge­ webe die Gefahr der Absorption der Strahlungen, wobei von den biologischen Geweben am empfindlichsten die Augenlinse und die Augennetzhaut reagieren. Auf diese Empfindlichkeiten ist nach den geltenden Sicherheitsbestimmungen die maximal zuläs­ sige Bestrahlungsstärke, die MZB, abgestellt und in einschlä­ gigen Tabellen und Diagrammen in Abhängigkeit zu den physika­ lischen Parametern der ausgesendeten Strahlen festgelegt. Ir­ gendwelche Mittel zum Schutz gegen eine zu hohe Strahlenbe­ lastung sind bislang in dieser Technik nicht angewendet wor­ den. Der Abstand "r" von der Austrittsstelle der Strahlung bis zu einer bestimmten Entfernung, nach der die Bestrah­ lungsstärke bereits unterhalb des Gefahrenpegels liegt bzw. nach der die MZB unterhalb des Grenzwertes liegt, definiert das sogenannte "Nahfeld". So exist in such systems for in the near field seen objects came fire risk and for biological Ge weave the risk of absorption of radiation, being from the biological tissues most sensitive to the eye lens and the retina react. On these sensitivities the maximum allowable according to the applicable safety regulations irradiance, the MZB, turned off and in incl tables and diagrams depending on the physika lian parameters of the emitted rays. Ir any means of protection against excessive radiation loads have so far not been used in this technique the. The distance "r" from the exit point of the radiation up to a certain distance, after which the irradiation strength already lies below the danger level or according to which the MZB is below the limit value the so-called "near field".  

Unter normalen und idealen Bedingungen errechnet sich dieser Abstand aus
This distance is calculated under normal and ideal conditions

wobei einzusetzen ist für
P = Strahlungsleistung des Lichtsenders,
a = Durchmesser des Austrittsstrahls,
Ø = Divergenz des austretenden Strahls.whereby is to be used for
P = radiation power of the light transmitter,
a = diameter of the exit jet,
Ø = divergence of the emerging beam.

Die durch die Schwächung in der Atmosphäre verursachten Ver­ luste sind für die Zustandsbetrachtung im Bereich des Nahfel­ des zu vernachlässigen. Die Erfassung eines in den Strahlen­ kegel des Nahfeldes gelangten Objektes ist schließlich durch Laufzeitmessung oder durch Bestrahlungsstärkemessung der re­ flektierten Strahlen möglich.The ver. Caused by the weakening in the atmosphere Lusts are for the state observation in the area of the near field to neglect the. Capturing one in the rays cone of the near field object is finally through Transit time measurement or by irradiance measurement of the right reflected rays possible.

Die bisher in der Praxis eingesetzten Lichtsender mit hoher Leistung genügen zwar den Auflagen der einschlägigen Sicher­ heitsbestimmungen (DIN VDE 0837, Feb. 1986, S. 1-48), sie wei­ sen jedoch keine Schutzvorkehrungen auf für den Fall, daß Ob­ jekte unvorhergesehen oder zufällig in den Strahlenkegel des Nahfeldes eines Lichtsenders gelangen.The light transmitters previously used in practice with high Performance does meet the requirements of the relevant security safety regulations (DIN VDE 0837, Feb. 1986, pp. 1-48), she knows However, no precautions should be taken in the event that Ob unexpectedly or accidentally into the cone of rays Get near field of a light transmitter.

Es ist zwar auch ein Lichtsender bzw. ein Lichttaster aus der DE 35 13 671 C2 bekannt, mit dessen Strahlenkegel Objekte in einem bestimmten Abstand vom Lichttaster erfaßt werden kön­ nen; der Lichttaster benutzt jedoch als Lichtquelle eine Lumineszenzdiode, deren Lichtstrahl vom getroffenen Objekt reflektiert und über eine Empfangslinse in einer Wandleran­ ordnung zu einem Signal umgewandelt wird. Diese bekannte Vor­ richtung, die aufgrund ihrer Gattung übrigens nur für geringe Reichweiten brauchbar ist, arbeitet mit sichtbarem und unge­ fährlichem Licht und braucht deshalb beim Erfassen eines Ge­ genstandes den Lichtsender nicht abzuschalten. It is also a light transmitter or a light switch from the DE 35 13 671 C2 known, with the beam cone objects in a certain distance from the light sensor can be detected nen; however, the light scanner uses one as the light source Luminescent diode, whose light beam from the object hit reflected and via a receiving lens in a converter order is converted into a signal. This well-known before direction, which, by the way, only for a small amount Ranges are usable, works with visible and unsung dangerous light and therefore needs when detecting a Ge not to switch off the light transmitter.  

In der DE 33 40 427 C2 ist ein Lasergerät beschrieben. Dort schaltet eine Sicherheitsanordnung den Lasersender ab, sobald die Gefahr besteht, daß im Betriebszustand des Gerätes unkontrollierte Laserstrahlen Schädigungen verursachen könnten. Bei diesem Gerät werden die Laserstrahlen über einen Lichtwellenleiter übertragen, der über eine optische Steckverbindung mit der Ausgangsleitung des Gerätes verbunden ist. Der Lichtwellenleiter selbst verursacht bei der Übertragung von Laserstrahlen eine am Geräteausgang erfaßbare Rückstreuung. Wird bei dieser Anordnung während des Betriebes die Steckverbindung nun versehentlich geöffnet, so treten aus der Steckbuchse die o. g. unkontrollierten Laserstrahlen aus. Gleichzeitig bleibt die über den Lichtwellenleiter zurückfließende Rückstreuung aus. Die Sicherheitsanordnung spricht dann auf dieses Kriterium an und schaltet daraufhin den Lasersender aus.A laser device is described in DE 33 40 427 C2. There a safety arrangement switches off the laser transmitter as soon as there is a risk that in the operating state of the device uncontrolled laser beams cause damage could. In this device, the laser beams are over a Optical fiber transmitted through an optical Plug connection connected to the output line of the device is. The optical fiber itself causes the Transmission of laser beams a detectable at the device output Backscatter. This arrangement is used during operation the connector is now opened accidentally, so come out the socket the above. uncontrolled laser beams. At the same time, it remains over the optical fiber backscatter flowing out. The security arrangement then responds to this criterion and then switches the laser transmitter.

Die Vorrichtung nach der Erfindung spricht dagegen auf reflektierte Strahlen bestimmter Art an, die von einer Lichtquelle mit hoher Leistung ausgesendet werden, mit denen für das menschliche Auge nicht mehr erfaßbare Objekte sichtbar gemacht werden können, wie dies zum Erkennen von Objekten in großer Entfernung, bei schlechten Sichtverhältnissen oder auch nachts erforderlich ist.The device according to the invention speaks against it reflected rays of a certain kind from one Light source can be emitted with high power objects no longer perceptible to the human eye can be made visible, like this for recognizing Objects at a great distance, with bad ones Visibility or even at night is required.

Um den Betrieb solcher Lichtsender sicherer zu gestalten, liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die von einem in das Nahfeld eines Lichtsenders gelangten Objekt reflektierten Strahlen von einer Vorrichtung zu erfassen, die in der Lage ist, gefährliche, aus dem Nahfeld kommende von ungefährlichen, aus dem Fernfeld kommenden Strahlen zu selektieren, um bei bestimmter Strahlungsstärke den Lichtsender abzuschalten. In order to make the operation of such light transmitters safer, the invention is therefore based on the object an object that has entered the near field of a light transmitter to detect reflected rays from a device that is capable of dangerous, coming from the near field of harmless rays coming from the far field select to the at a certain radiation intensity Switch off the light transmitter.  

Gelöst wird diese Aufgabe von einer Vorrichtung mit den Merk­ malen im Anspruch 1. Demnach wird ein Lichtsender, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, mit einer zu­ sätzlichen Empfängereinheit für bestimmte Strahlungen ausge­ stattet, die so eine aktive Schutzvorrichtung für alle in den Strahlenkegel durch Zufall oder unvorhergesehen hineingelang­ ten Objekte darstellt.This problem is solved by a device with the Merk paint in claim 1. Accordingly, a light transmitter like him is described in the preamble of claim 1, with a additional receiver unit for certain radiations  which is such an active protective device for everyone in the Ray cone entered by accident or unforeseen represents objects.

Dadurch, daß ein Strahlensammler die Strahlenaussendestelle kreisförmig umgibt, lassen sich die von den im Nahfeld be­ findlichen Objekten kommenden Reflexionen korrekt einfangen, diese dann im Sammler umformen, um dann nach schaltungstech­ nischer Weiterverarbeitung zur Erzielung eines absoluten Strahlenschutzes den Strahlenerzeuger abzuschalten.The fact that a radiation collector the radiation emitting point surrounds in a circle, can be from those in the near field correctly catch reflections coming from sensitive objects, then reshape them in the collector and then after switching tech African processing to achieve an absolute Radiation protection to switch off the radiation generator.

Durch Anwendung der Erfindung lassen sich nun Lichtsender auch mit großen Bestrahlungsstärken bedenkenlos im Freien, also in einer Umgebung mit empfindlich reagierenden Lebewesen einsetzen.Using the invention, light transmitters can now be used even with high levels of irradiation without hesitation outdoors, in an environment with sensitive beings deploy.

Wegen der schärferen Brennpunktwirkung auf den Sensor im Hohlspiegel kann für eine spezielle Signalumformung im Sensor der Hohlspiegel als Parabolspiegel ausgebildet sein.Because of the sharper focus effect on the sensor in the Concave mirror can be used for a special signal conversion in the sensor the concave mirror can be designed as a parabolic mirror.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:An embodiment of the invention is in the drawing is shown and described in more detail below:

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Vorrichtung zum Empfangen der aus der Gefahren­ zone, dem Nahfeld reflektierten Strahlungen, Fig. 1 of the zone, the means for receiving from the dangers reflected the near field radiation,

Fig. 2 die Grundanordnung für die Anwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 bei einem einschlägigen System. Fig. 2 shows the basic arrangement for the application of the device of Fig. 1 in a relevant system.

In der Fig. 1 ist mit 1 die Lichtemissionseinrichtung des Lichtsenders 13, genannt Kollimator, bezeichnet, dessen mit einer Divergenz ausgestrahlte Strahlen 2 auf ein Zielobjekt 15 gerichtet sind. Der Kollimator 1 selbst besteht aus einem zylindrischen Metallgehäuse, ist je nach seiner technischen Aufgabe teleskopartig verstellbar und enthält dafür die ent­ sprechende optische Ausstattung. An seiner Rückseite 3 befin­ det sich der Lichtleiteranschluß 4 für die vom Lichtsender 13 kommende Einspeiseleitung 5.In FIG. 1, 1 denotes the light emission device of the light transmitter 13 , called the collimator, whose beams 2 emitted with a divergence are directed at a target object 15 . The collimator 1 itself consists of a cylindrical metal housing, is telescopically adjustable depending on its technical task and therefore contains the appropriate optical equipment. At its rear side 3 is the light guide connection 4 for the feed line 5 coming from the light transmitter 13 .

Über die Rückseite 3 des Kollimators 1 ist ein als Reflektor dienender Halbkugelspiegel 6 gestülpt, der in gleicher Orien­ tierung mit dem Kollimator 1 auf der Achse 7 zwischen dem Scheitelpunkt A und dem Krümmungsmittelpunkt O angeordnet ist. Der Halbkugelspiegel 6 erfüllt den Zweck, die von einem in das Nahfeld 16 des Kollimators 1 gelangten Objekt 17 re­ flektierten Strahlen 8 zu sammeln und diese einem im Brenn­ punkt des Halbkugelspiegels 6 angeordneten Sensor 9 zuzufüh­ ren, der die reflektierten Strahlen 8, in ein Gleichspan­ nungssignal umformt, das dann über elektrische Leitungen 10 einem Analog-Verstärker zugeführt und gegebenenfalls an den Lichtsender 13 weitergeleitet wird, wobei der Sensor 9 mit seiner Steuerung so ausgelegt ist, daß er auf die abge­ schwächten, also aus dem Fernfeld kommenden Strahlen nicht anspricht. Zur Halterung der Leitungen 5 und 10 am Halbkugel­ spiegel 6 dient eine Leiterdurchführung 11. Der Hohlspiegel­ raum ist durch ein Wellenfilter 12 abgeschlossen. Damit wird dieser Raum vor Streustrahlungen aus dem Gehäuse des Kollima­ tors 1 und vor Fremdstrahlungen aus dem Freien geschützt. Es ist durchlässig für die ausgestrahlte Wellenlänge.On the back 3 of the collimator 1 a serving as a reflector hemisphere mirror 6 is placed, which is arranged in the same orientation with the collimator 1 on the axis 7 between the apex A and the center of curvature O. The hemispherical mirror 6 is satisfied to collect the re from one reached in the near field 16 of the collimator 1 object 17 flexed beams 8 and the purpose of this one in the firing of the semi-spherical mirror point 6 arranged sensor 9 zuzufüh reindeer, of the reflected beams 8 into a direct clamping Formed voltage signal, which is then supplied to an analog amplifier via electrical lines 10 and optionally forwarded to the light transmitter 13 , the sensor 9 is designed with its control so that it does not respond to the weakened, ie coming from the far field. A conductor bushing 11 serves to hold the lines 5 and 10 on the hemisphere mirror 6 . The concave mirror room is completed by a wave filter 12 . This space is protected from stray radiation from the housing of the Kollima gate 1 and from external radiation from the outside. It is transparent to the emitted wavelength.

Die Anwendungen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist im Block­ schaltbild der Fig. 2 dargestellt. Dort ist mit 13 der Lichtsender bezeichnet, der über eine Lichtleiterverbindung 10 mit dem Kollimator 1 verbunden ist, dessen Rückseite 3 - wie oben schon erwähnt - von einem Halbkugelspiegel 6 über­ stülpt ist. Die vom Kollimator 1 emittierten Strahlen 2 sind auf das im Fernfeld 14 liegenden Zielobjekt 15 gerichtet. Mit dem Abstand r vom Kollimator 1 entfernt ist das Nahfeld 16 - die Gefahrenzone des Strahlenkegels 2 - definiert. Gelangt ein Objekt 17 in das Nahfeld 16, so erhalten die reflektier­ ten Strahlen eine Bestrahlungsstärke, die die Größe der MZB, auf die beispielsweise die Steuerung des Lichtsenders 13 ab­ gestimmt ist, übertrifft und bewirken schließlich die Abschaltung des Lichtsenders 13.The applications of the apparatus of FIG. 1 is in the block of FIG. 2 circuit diagram shown. There, 13 denotes the light transmitter, which is connected via an optical fiber connection 10 to the collimator 1 , the rear side 3 of which , as already mentioned above, is slipped over by a hemispherical mirror 6 . The beams 2 emitted by the collimator 1 are directed at the target object 15 located in the far field 14 . With the distance r from the collimator 1 , the near field 16 - the danger zone of the radiation cone 2 - is defined. If an object 17 gets into the near field 16 , the reflected rays receive an irradiance that exceeds the size of the MZB, to which the control of the light transmitter 13 is tuned, for example, and finally cause the light transmitter 13 to be switched off .

Mit 18 ist der Bildempfänger mit der gesamten Steuerungs- und Verarbeitungseinheit bezeichnet, der das vom im Fernfeld 14 liegende Zielobjekt 15 reflektierte Strahlenbündel 19 mittels eines MCP's oder einer Video-Kamera empfängt. 18 denotes the image receiver with the entire control and processing unit, which receives the beam 19 reflected from the target object 15 located in the far field 14 by means of an MCP or a video camera.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erfassen von über dem Gefahrenpegel lie­ gender Bestrahlungsstärke beim Aussenden unsichtbarer Strah­ lungen im Bereich des infraroten Lichts, die insbesondere zum Zwecke der Objektvermessung oder der Objekterkennung in einem Fernfeld dienen und von einer Lichtquelle ausgehen, wobei die Lichtquelle für den Strahlenaustritt mit einem die Strahlenoptik enthaltenden Kollimator verbunden ist, dessen von dem Objekt aus dem Fernfeld reflektierte Strahlen von einem Bildempfänger empfangen und ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfangen reflektierter Strahlungen (8) von Objekten (17), die zufällig oder unvorhergesehen in das Nahfeld (16) des Kollimators (1) gelangen, eine vom Bildempfänger (18) separat arbeitende Strahler- und Empfängereinheit vorgesehen ist und dergestalt ausgebildet ist, daß über die Rückseite (3) des Kollimators (1) als Reflektor ein Halbkugelspiegel (6) gestülpt ist, der in der Ebene seines Krümmungsmittel­ punktes (O) zur Bildung eines Halbkugelraumes durch einen Wellenfilter (12) abgeschlossen ist, durch den axial ausge­ richtet die Rückseite (3) des Kollimators (1) hineinragt, so daß als zusammenhängende Einheit ein pilzartiger Körper ent­ steht, bei dem im Brennpunkt des Halbkugelspiegels (6) ein Sensor (9) angeordnet ist, um die durch das Wellenfilter (12) achsenparallel gelangten und von der konkaven Fläche des Halbkugelspiegels (6) reflektierten Strahlungen (8) im Sensor (9) zu sammeln und seine Signale über durch den Scheitel (A) der Halbkugelkappe (6) geführte elektrische Leitungen (10) über einen Verstärker an die Lichtquelle (13) weiterzuleiten, um die Abschaltung der Lichtquelle (13) zu bewirken und daß parallel zu den elektrischen Leitungen (10) auch die Einspeiseleitung (5) von der Lichtquelle (13) zum Kollimator (1) geführt ist.1.Device for detecting radiation level above the hazard level when emitting invisible radiation in the area of infrared light, which are used in particular for the purpose of object measurement or object detection in a far field and emanate from a light source, the light source for the radiation exit with a the collimator containing the beam optics is connected, the beams reflected by the object from the far field are received and evaluated by an image receiver, characterized in that for receiving reflected radiation ( 8 ) from objects ( 17 ) which happen to be in the near field ( 16 ) of the collimator ( 1 ), a radiator and receiver unit working separately from the image receiver ( 18 ) is provided and is designed such that a hemispherical mirror ( 6 ) is placed over the back ( 3 ) of the collimator ( 1 ) as a reflector in the plane of its curvature pu nktes (O) to form a hemisphere is completed by a wave filter ( 12 ) through which the rear axially ( 3 ) of the collimator ( 1 ) protrudes, so that a mushroom-like body is formed as a coherent unit, in which the focal point of the Hemisphere mirror ( 6 ) a sensor ( 9 ) is arranged in order to collect the radiation ( 8 ) in the sensor ( 9 ) which has passed through the wave filter ( 12 ) and is reflected by the concave surface of the hemisphere mirror ( 6 ) and which signals are transmitted through the The apex (A) of the hemisphere cap ( 6 ) passes electrical lines ( 10 ) through an amplifier to the light source ( 13 ) in order to switch off the light source ( 13 ) and that the feed line ( 10 ) is parallel to the electrical lines ( 10 ) 5 ) from the light source ( 13 ) to the collimator ( 1 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (6) ein Parabolspiegel ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the reflector ( 6 ) is a parabolic mirror. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) mit einem Laser ausgestattet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the light source ( 13 ) is equipped with a laser. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildempfänger (18) MCP, CCD-/JCCD- Videokamera oder Scanner umfaßt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image receiver ( 18 ) comprises MCP, CCD / JCCD video camera or scanner.
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